压弯构件的整体稳定

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受弯构件的整体稳定-陈绍蕃版

受弯构件的整体稳定-陈绍蕃版

临界弯矩
h为上、下翼缘中到中距离,也可忽略翼缘厚度影响而取为梁截面高度,Iy为梁截面绕弱轴的惯 性矩,l为梁的跨度。
钢结构稳定设计指南
2015年11月
2 双轴对称工形截面梁 正则化长细比
受弯构件的整体稳定
简化公式
I x和i x分别为截面绕x轴(强轴)的惯性矩和回转半径.为强度等级修正系数。扭转影响因子。
加强受压翼缘时, 加强受拉翼缘时, 双轴对称截面,
b0.8(2b1)
b 2b1 b 0
钢结构稳定设计指南
2015年11月
整体稳定系数b通用计算公式:
受弯构件的整体稳定
bb432 y20W Ahx 14.y4t1 h2b2f3y5 (4-7)
b——等效临界弯矩系数; 它主要考虑各种荷载作用位置、弯矩的分布状况以及在有中间侧向支承点时还考虑了梁段之间的相
钢结构稳定设计指南
2015年11月
二、支撑的作用
受弯构件的整体稳定
当梁上没有铺板时, 为了防止整体失稳降低承载能力, 可以设置支撑来解决。由于梁的 尖稳变形包括侧向弯内和扭转, 防止整体失稳就需要对侧移和扭传两种变形都加以约束。
互约束作用的影响。
y=l1/iy——梁在侧向支点间,截面绕y-y轴的长细比; l1——受压翼缘侧向支点间距离(梁的支座处视为有侧向支承); iy——梁毛截面对y轴的截面回转半径;A——梁的毛截面面积;
h、t1——梁截面全高、受压翼缘厚度;
b——截面不对称修正系数。
钢结构稳定设计指南
2015年11月
受弯构件的整体稳定
钢结构稳定设计指南
2015年11月
2 双轴对称工形截面梁 承受横向荷载
受弯构件的整体稳定
钢结构稳定设计指南

压弯构件的整体稳定资料

压弯构件的整体稳定资料

N EY

f
其中
N EY


2
EA
2y
第六节 格构式压弯构件的稳定性计算 一、弯矩绕实轴作用时
2、弯矩作用平面外的稳定性 (同实腹式闭合式箱形截面类似)
N x A ty M y bW1y f 其中 x由换算长细比0x确定
b 1,为均匀弯曲的受弯构件整体系数
二、弯矩绕虚轴作用时 1、弯矩作用平面内的稳定性
/ mm 2
P 475kN
P的最小值为381.8kN, 边柱和中柱的承载能力分别为 381.8kN和763.6kN, 由中柱的稳定承载能力决定。
第六节 格构式压弯构件的稳定性计算
一、弯矩绕实轴作用时
1、弯矩作用平面内的稳定性
弯矩作用平面内的稳定性和 实腹式压弯构件相同。
N y A myM y yW1y 1 0.8 N
第八节压弯构件的整体稳定一压弯构件在弯矩作用平面内的失稳现象二压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能nydx力的平衡方程二压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能构件中点的挠度二压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能构件中点的弯矩secmaxmax二压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能构件中点的最大弯矩假定构件的挠度曲线与正弦曲线的半个波段相一致即ysinxl可以得到二压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能构件中点的最大弯矩max理论值2单轴对称的实腹式压弯构件当弯矩作用在对称平面内且使较大的翼缘受压时有可能在受拉侧首先发展塑性而使构件失稳
• 对框架柱 在框架平面内的计算长度是根据框架失稳时的形式 (有、无)侧移来确定。
在框架平面外的计算长度是根据框架侧向支承点布 置的情况确定。
一、在框架平面内的计算长度
(一) 单层等截面框架柱

压弯构件的整体稳定_图文_图文

压弯构件的整体稳定_图文_图文
1、有侧向支承时,框架平面外的 计算长度等于侧向支承点之间的 距离。 2、无侧向支承时,框架平面外 的计算长度等于柱的全长。
[例题6-8]柱与基础铰接的双跨框架上,沿构件 的轴线作用有轴线压力,边柱为P, 中柱为2P, 沿横梁的水平力为0.2P, 承受弯距如图,框架平 面外有足够支撑。 要求确定柱的承载能力。
Байду номын сангаас
二、腹板的局部稳定
(一) 工字形截面的 腹板
二、腹板的局部稳定 (一) 工字形截面的
腹板
当λ<30时,取λ=30, 当λ>100时,取λ=100,即30≤λ≤100。
二、腹板的局部稳定 (二)箱形截面的腹板
二、腹板的局部稳定 (三)T形截面的腹板
第 五节 压弯构件的计算长度
• 当压弯构件的端部支承条件比较简单,其计算 长度可按照轴心压杆的计算长度系数进行计算;
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
1、工字形截面 双轴对称时 :
单轴对称时:
2、T形截面(弯矩作用在对称轴平面,绕x 轴) (1)弯矩使翼缘受压时:
双角钢T形截面:
两板组合T形截面:
(2)弯矩使翼缘受拉时: b=1.0 3、箱形截面: b=1.4 4、 对轧制普通工字钢之压弯构件,可由附表直接查得, 当查得的 b >0.6时,应按表查相应的/ b代替 b
构件看作一个平行桁架,分肢视为弦杆,将压 力和弯矩分配到分肢并按轴心压杆计算。分肢 的轴向力按下式计算:
分肢1
分肢2
压弯构件的整体稳定_图文_图文.ppt
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能 力的平衡方程

5.压弯构件稳定计算

5.压弯构件稳定计算

压弯构件的整体失稳
2. 压弯构件弯矩作用平面内的整体稳定
确定压弯构件弯矩作用平面内极限承载力的方法可分为两类,即: 极限荷载计算方法和相关公式方法。
极限荷载计算法
采用解析法或数值法直接求解压弯构件弯矩作用平面内的极限荷载。
解析法是在各种近似假定的基础上,通过理论方法求得构件在弯矩 作用平面内极限荷载的解析解。 数值法可以求得单一构件弯矩作用平面内极限承载力的数值解,可 以考虑构件的几何缺陷和残余应力的影响,适用于各种边界条件以 及弹塑性工作阶段,是最常用的方法。
Af y W v0 ( 1) 1 A N E 1
m M
N W 1 N E fy
边缘屈服准则导出的相关公式。 规范将上式作为格构式压弯构件绕虚轴平面内稳定计算的 相关公式
N x A
m M x
N W1x 1 x N Ex
ex ey x
N x A
mx M x
xW1x 1 0.8 N Ex
ty M y f byW1y N
(a)
y
y1 ey x
y
y1
x1
N y A
my M y M tx x f bxW1x N yW1y 1 0.8 N Ey
A 470 10 2 400 15 16700 mm2
I x (400 5003 390 4703 ) / 12 792.4 106 mm4
Wx 792.4 106 / 250 3.170106 mm3
ix 217.8mm
x 16000/ 217.8 73.5 [ ] 150

受弯构件的强度、整体稳定和局部稳定计算要点

受弯构件的强度、整体稳定和局部稳定计算要点

《钢结构》网上辅导材料受弯构件的强度、整体稳定和局部稳定计算钢梁的设计应进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的计算。

一、强度和刚度计算1.强度计算强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力。

(1)抗弯强度荷载不断增加时正应力的发展过程分为三个阶段,以双轴对称工字形截面为例说明如下:图1 梁正应力的分布f,荷载继续增1)弹性工作阶段荷载较小时,截面上各点的弯曲应力均小于屈服点yf(图1b)。

加,直至边缘纤维应力达到y2)弹塑性工作阶段荷载继续增加,截面上、下各有一个高度为a的区域,其应力f。

截面的中间部分区域仍保持弹性(图1c),此时梁处于弹塑性工作阶段。

σ为屈服应力y3)塑性工作阶段当荷载再继续增加,梁截面的塑性区便不断向内发展,弹性核心不断变小。

当弹性核心完全消失(图1d)时,荷载不再增加,而变形却继续发展,形成“塑性铰”,梁的承载能力达到极限。

计算抗弯强度时,需要计算疲劳的梁,常采用弹性设计。

若按截面形成塑性铰进行设计,可能使梁产生的挠度过大。

因此规范规定有限制地利用塑性。

梁的抗弯强度按下列公式计算:单向弯曲时f W M nxx x≤=γσ(1)双向弯曲时f W M W M nyy y nx x x≤+=γγσ(2)式中 M x 、M y —绕x 轴和y 轴的弯矩(对工字形和H 形截面,x 轴为强轴,y 轴为弱轴);W nx 、W ny —梁对x 轴和y 轴的净截面模量;y x γγ,—截面塑性发展系数,对工字形截面,20.1,05.1==y x γγ;对箱形截面,05.1==y x γγ;f —钢材的抗弯强度设计值。

当梁受压翼缘的外伸宽度b 与其厚度t 之比大于y f /23513 ,但不超过y f /23515时,取0.1=x γ。

需要计算疲劳的梁,宜取0.1==y x γγ。

(2)抗剪强度主平面受弯的实腹梁,以截面上的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点为承载力极限状态。

v wf It VS≤=τ (3)式中 V —计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值;S —中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩; I —毛截面惯性矩; t w —腹板厚度;f v —钢材的抗剪强度设计值。

C82-压弯构件弯矩作用平面内整体稳定计算式

C82-压弯构件弯矩作用平面内整体稳定计算式
件。) 框架柱和两端支承的构件
① 无横向荷载作用, βmx =0.65+0.35M2/M1
M1 和 M2 是构件两端的弯矩,|M1|≥|M2|;当两端弯矩使构 件产生同向曲率时取同号,使构件产生反向 曲率(有反弯点) 时取异号。
N M1
M2 N
N M1
M2 N
M2/M1>0
M2/M1<0
② 有端弯矩和横向荷载同时作用
(3)压弯构件弯矩作用平面内整体稳定计算式
单向压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算公式为:
绕虚轴( x 轴)弯曲的格构式压弯构件
y
N
M mx x
f
A W 1 N N
x
实腹式压弯构件和绕实轴弯曲的格构 式压弯构件
N
M mx x
f
A W 1 0.8N N
2
1
x

拉 fy
式中:
γ2x — 较小翼缘端的截面塑性发展系数;
W2x — 较小翼缘端的毛截面模量;
x Mx
x
压 拉
1.25— 经验修正系数。
2
fy
等效弯矩系数 βmx
按以下规定采用。 悬臂构件和在内力分析中未考虑二阶效应的无支撑和弱支撑框
架柱,βmx =1.0 (弯矩作用平面内两端有相对侧移的压弯构
x
x 1x
Ex
1 y
x
1
y
x
对于单轴对称截面(如 T 形截面)压弯构件 当弯矩作用在对称
轴平面内且使较大翼缘受压时,有可能在
较小翼缘(或无翼缘)一侧产生较大的拉应力而出现受拉破坏

1
对这种情况,除上述计算外,尚应补
充如下计算:

5.压弯构件稳定计算解析

5.压弯构件稳定计算解析

1. 压弯构件整体失稳形式
压弯构件弯矩作用平面内失稳 ——在N和M同时作用下, 一开始构件就在弯矩作用平面内发生变形,呈弯曲状态, 当N和M同时增加到一定大小时则到达极限状态,超过此 极限状态,要维持内外力平衡,只能减 小N和M。在弯矩 作用平面内只产生弯曲屈曲。属于极值点失稳。 压弯构件弯矩作用平面外失稳——当构件在弯矩作用平面 外没有足够的支撑以阻止其产生侧向位移和扭转时,构件 可能发生弯扭屈曲而破坏,这种弯扭屈曲又称为压弯构件 弯矩作用平面外的整体失稳。属于分支点失稳,失稳的分 荷载为Pyw <Pu。

压弯构件的稳定计算
1、压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算 2、压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算
3、双向压弯构件的稳定计算
§5.1 实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算
压弯构件的截面尺寸通常由稳定承载力确定。双轴对称 截面一般将弯矩绕强轴作用,单轴对称截面则将弯矩作用在 对称轴平面内。构件可能在弯矩作用平面内弯曲失稳,也可 能在弯矩作用平面外弯扭失稳。所以,压弯构件要分别计算 弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定性。
mx 1.0

对于 T形截面等单轴对称压弯构件,当弯矩作用于对称轴 平面且使较大翼缘受压时,构件失稳时出现的塑性区除存在 前述受压区屈服和受压、受拉区同时屈服两种情况外,还可
N x A
mx M x
N xW1x 1 0.8 '2 x
mx —等效弯矩系数,按下列情况取值:
(1) 框架柱和两端支承的构件: ① 无横向荷载作用时: mx 0.65 0.35M 2 / M1 ,M1和M2 为端弯
1 N / NE
构件中点截面边缘纤维达到屈服时 N m M Nv 0 f y

A65-实腹式压弯构件平面内整体稳定计算的相关公式法

A65-实腹式压弯构件平面内整体稳定计算的相关公式法

矩)为:
M
Mmax M Nvm 1N NEx
y
1 1N N
— 考虑轴心压力影响的弯矩增大系数
Ex
M N
vm
同样,可求得其它弯矩情况下压弯构件考虑二阶效应的最
大 弯矩为:
Mmax

mxMx
1N NEx
Mmax
mxMx
1N NEx
Mx — 构件计算长度范围内最大一阶弯矩。
(2)实腹式压弯构件平面内整体稳定计算的相关公式法
各国设计规范中关于压弯构件弯矩作用平面内整体稳定验算多 采用相关公式法,通过理论分析,建立轴力 N 与弯矩 M 的相关公式 ,通过大量数值计算和试验数据统计分析,对相关公式进行参数 修 正,得到一个半经验半理论公式。
二阶弯矩概念
压弯构件中考虑轴向力因构件弯曲变形而引起的附加弯矩
影 响的弯矩叫二阶弯矩。以两端受等弯矩 M 和轴向来自力 N 作用的简支压弯构件为例,
若 M 与 N 按比例增加,即 e0= M /N =常量,则可等效为偏心受压
构件:
NM
z
M
N
N
e0
z
N e0
vm
等效为
vm
y
y e0= M0 /N =常量
对图示压弯构件,可得压弯构件中点最大挠度为:
vm

M N
sec
—等效弯矩系数: 将 mx 横向力或端弯矩引 起的非均布弯矩情 况等效为均匀分布 弯矩情况。
kl 2
1
0
1 1N
NEx
式中:
kl N N Ex
NM
z
y
M N
vm
NEx — 压杆欧拉临界荷载
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NAfyx
N xAWx1mM xNNEfy
三、实腹式压弯构件在弯矩作用平面内的稳定计算
1、双轴对称的实腹式压弯构件
N
mM x x
f
xA xW1x10.8NNEX
NEX——欧拉临界力
NE2ElI22EA 2
f 钢材抗压,抗拉, 强抗 度弯 设计值
2、单轴对称的实腹式压弯构件,当弯矩作用在对 称平面内且使较大的翼缘受压时,有可能在受拉侧首 先发展塑性而使构件失稳。
公式N: txMx f yA bW1x
y —弯矩作用平面外受的压轴稳心定系数
由y
loy iy
查表
b—均匀弯曲的定 受性 弯,系 构 (y 数 件 12稳 023f5y)
tx —非均匀弯矩作用弯的矩等系效数。
均匀弯曲的受 定弯 性构 系 b(件 数 y 1稳 2023f5y
1、工字形截面 双轴对称时:
h0tw4800.52.2 6
235 fy
—构件在弯矩作用的 平长 面细 内比
当λ<30时,取λ=30,
当λ>100时,取λ=100,即30≤λ≤100。
二、腹板的局部稳定 (二)箱形截面的腹板
当00 1.6时h0tw0.8160 0.525
235 fy
当1.60 2.0时h0tw0.8480 0.526.2
压弯构件的整体稳定
第八节 压弯构件的整体稳定 一、压弯构件在弯矩作用平面内的失稳现象
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能 力的平衡方程
EIdd2xy2 NyM
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能 构件中点的挠度
M[sec N 1]
N 2 NE
sec
N
2
1
N
54 ( N )2 ....
2 NE
max—腹板的计算高度 最边 大缘 压的 应力, min—腹板的计算高缘 度相 另应 一的 边应力,
压应力取正,负 拉应力取
当maxmi时 n 00,为轴心压杆 当ma x mi时 n 02,为受弯构件
二、腹板的局部稳定
(一) 工字形截面的 腹板
当001.6时
h0tw1600.52523fy5
当 1.602.0时
235 fy
当h0
tw
40
235 取h0 fy
tw
40
235 fy
二、腹板的局部稳定 (三)T形截面的腹板
当 01.0时 h0tw1523f5 y
当 01.0时 h0tw1823f5 y
第 五节 压弯构件的计算长度
• 当压弯构件的端部支承条件比较简单,其计算 长度可按照轴心压杆的计算长度系数进行计算;
(2)有侧移框架
有侧移失稳的变形是反对称的,横梁两端的转角θ大小 相等方向相同。
横梁线刚度i1=I1/L与柱线刚度i=I/H的比值为K1=I1H/IL= i1/ i
2、单层多跨无侧移框架 (1)、无侧移框架: 横梁两端转角大小相等,方向相反 (2)、 有侧移框架
有侧移失稳的变形是反对称的,横梁两端的转角θ大小相等方向相同。
fy 235
两235
(2)弯矩使翼缘受拉时: b=1.0
3、箱形截面: b=1.4
4、 对轧制普通工字钢之压弯构件,可由附表直接查得, 当查得的 b >0.6时,应按表查相应的/ b代替 b
第四节 实腹式压弯构件的局部稳定
一、受压翼缘板的局部稳定
工字形、T形和箱形截面压弯构件,其受压翼缘 板的自由外伸宽度b1 与其厚度t 之比应满足下式:
8 NE 384 NE
10.25N NE 1N NE
NE 2EIl2
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能 构件中点的弯矩
M ma xM N M se 2cNN E
M[sec N 1]
N 2 NE
Mmax
M(10.25NNE) 1NNE
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能
假定构件的挠度曲线与正弦曲线的半个波段相 一致,即 y=sinx/l,可以得到
线刚度:
i I
l
K
1
i1
i2 i5
K
2
i3 i5
i4 i6
再查表求
2
二、在框架平面外的计算长度
b1.07442y 002f0y351.0
单轴对称时:
b1.072bW 10x.1Ah•142y0•020fy351.0
b
I1
I1 I2
,I1,I2分别为受压翼翼 缘缘 和 y轴 对 受的 拉惯性
2、T形截面(弯矩作用在对称轴平面,绕x 轴)
(1)弯矩使翼缘受压时:
双角钢T形截面:
b10.0017y
• 对框架柱 在框架平面内的计算长度是根据框架失稳时的形式 (有、无)侧移来确定。
在框架平面外的计算长度是根据框架侧向支承点布 置的情况确定。
一、在框架平面内的计算长度
(一) 单层等截面框架柱
基本假定:横梁没有轴力或轴力很小,且各柱同时失稳。 1、单层单跨框架
(1)无侧移框架 横梁两端转角大小相等,方向相反
b1 t
15
235 f
y
塑性发展系数γ=1.0
b1 t
13
235 fy
塑性发展系数γ>1.0
第四节 实腹式压弯构件的局部稳定 一、受压翼缘板的局部稳定
箱形截面压弯构件受压翼缘板在两腹板之间 的宽厚比应满足下式:
b0 t
40
235 fy
二、腹板的局部稳定
(一) 工字形截面的
腹板
0
—应力梯度
0
m ax min max
当单层多跨时:
边柱:
K0
i1 i
中柱:
K1
i1
i
i2
(二)多层多跨等截面框架柱
对多层多跨等截面框架柱的计算长度, 失稳形式分为无侧移与有侧移两种情况。
柱的计算长度系数μ和横梁的约束作用有直接关系:
1、当横梁与柱铰接时,取横梁的线刚度i1=0;
2、对底层框架柱:
当柱与基础刚接时,取K2=∞ 当柱与基础铰接时,取K2=0
N xAxW1x1m0M x.8xNNEXf
N
mM x x
f
A xW2x11.25NNEX
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
N M 1 NEy Mcr
NEy yAfy
McrbW1xfy
公式 N yA : tbxW M 1xx f
四、实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的稳定计算
M
NE1 N NE
构件中点的最大弯矩
MmaxMN1M NNE
二、压弯构件在弯矩作用平面内的弹性性能
构件中点的最大弯矩
理论M值 maxM(110N .2N5NE NE)
近似 Mm值 axMN1M NNE
MmaxM1N1NE
为弯矩放大系数
弹性压弯构件截面的最大应力
N AWxm1MNNNE0efy
e0(AyfN N)(N E NEN)W Axx
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